地基基础方案的选择

1、东方有限公司的检验及办公楼地基基础方案的选择刘贵 土木六班1 工程概况东方有限公司拟建的检验及办公楼为四层砖混结构， 设计地坪标 高470.1 ，荷载 300kN/m 。2 场地环境与工程地质条件2.1 自然地理及气象 拟建物场地原为拆迁空地和耕地。场地经平整，场地开阔、地形 有一定 的起伏。场地标高（以钻孔孔口标高为准） 468.36472.28m ， 相对高差 3.92m 。场地属亚热带季风型气候， 其主要特点是： 四季分明、气候温和、 雨 量充沛、夏无酷署、冬少冰雪。主导风向为 NNE 向，常年平均风 速为 1.2 米/秒，年平均风压140Pa,最大风压约250Pa,年平均降雨 量为90

2、0 1000mm , 七、八月份雨量集中，易形成暴雨。2.2 场地环境1 、在拟建物场地范围内未发现对工程安全造成影响的不良地质作用和地质灾害。2 、勘察期间，场地属于空地，勘察过程中未发现埋藏的河道、浜沟、墓穴、防空洞等对工程不利的埋藏物。3、从场地内及场地附近的环境地质条件分析，未发现有对地基土和地下水的污染源。2.3 场地工程地质条件经勘察查明，场地内土层由第四系全新统素填土(Q4ml), 第四系中下更新统冰水沉积层 ( Q1+2fgl )的粘土和含粘土卵石组成。现 分述如下：1、第四系全新统人工填土层 ( Q4ml )(1)素填土：黄灰色；由近期场地整平回填粘土组成。松散， 属于欠 固

3、结土层。据调查，回填时仅经过运土的重车碾压过，未进 行专项分层碾压 或夯实处理，结构紊乱，均匀性差，承载力低，未 经处理不能选作拟建物的 基础持力层 ,最大回填厚度达 4.50m 。(2)素填土：黄灰、灰色；由粘土混少量砖、瓦碎块及植 物根系等 组成。分布较连续，结构紊乱，均匀性差，承载力低，未 经处理不能选作拟 建物的基础持力层。 局部地段分布， 最大达 2.0m 。 场地人工填土层分布 较连续，最大厚度 5.0m 。2、第四系中下更新统冰水沉积层粘土 ( Q1+2fgl )( 1 ) 粘土：灰黄、黄褐、棕红色。硬塑，局部坚硬。含铁锰 质氧化物 斑痕及其结核；缓倾裂隙较发育，隙间充填灰白色粘

4、土 矿物。分布不连续， 厚度变化大，为中等压缩性土。粘土具较高承载 力，是场地良好的天然地基 土。场地内大部分地段分布，该层最大 厚度 5.4m 。( 2)含粘土卵石：灰黄色。主要由卵石组成，卵石成分系岩浆岩及变质岩类岩石组成，多呈圆形 亚圆形，一般粒径 5 10cm, 部分粒径大于 15cm, 可见最大粒径达 20cm ，混少量漂石，中等? 强风化，部分强风化呈 砂粒状。充填物为粘土，含量约25 40 ，粘土含铁锰质氧化物斑痕及其结核。分布连续，压缩性中等，具一 定承载 力，是场地良好的基础持力层和下卧层 ,埋深 0.00 7.00m 。3 场地水文地质条件3.1 地下水类型及埋藏条件 场地

5、地下水属上层滞水， 略带承压型。 地下水主要接收大气降水补给， 以地 下径流方式向低洼地带排泄， 场地内素填土结构松散， 为强透水层； 粘土 层 具阻水作用，为隔水层 。由于场区填土厚度较大，大气降雨易在填 土中汇 聚，形成上层滞水，建议施工时，做好抽排水处理措施。3.2 地下水位勘察期间为丰水期，地下水稳定水位埋深为 1.5 2.7m 左右，地 下水年 变化幅度 1? 1.5m 。4 场地地震效应根据建筑抗震设计规范 ( GB 50011-2010 ), 该场地的抗震设 防烈 度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g; 设计地震分组属第 三组，设计 特征周期为 0.45s 。根据区域

6、地质资料、场地土的名称、 性状、场地中的地 基土埋深情况，估算场地土层的等效剪切波速为 230.0m/s 。覆盖层厚度大 于 5.00m , 建筑场地类别为 H 类。为可进行 建设的一般场地。场地内无液化 土层分布。根据建筑抗震设计规 范 ( GB50011-2010) 第 4.1.1 条规定判 定：该场地为可进行建设的 一般场地。5 地基基础方案根据场地的工程地质情况、 水文地质条件和场地地震效应 , 可以 选择 的地基基础方案很多。5.1 天然地基上的基础方案5.1.1 采用刚性基础拟建建筑物场地范围内， 土质情况复杂， 表层素填土由近期场地 整平 回填粘土组成，松散，属于欠固结土层，结构

7、紊乱，均匀性差， 承载力低，未经处理不能选作拟建物的基础持力层， 其厚度在拟建建 筑场地范围内最厚 能达到 3.5m （以设计地坪标高为准），而其下层的 硬塑性粘土层，分布不 连续，厚度变化大，为中等压缩性土，具较高 承载力，承载力特征值可达 240kPa, 是场地良好的天然地基土。地 下水稳定水位埋深为 1.5 2.7m 左 右，地下水年变化幅度 11.5m 。 拟建的检验及办公楼为四层砖混结构， 上 部荷载 300kN/m , 可以选用 刚性基础， 基础材料选用砖和水泥砂浆。 但要保证基础地面位于素填 土以 下，初步设计基础埋深 3.6m 。砖强度应该不低于 MU10 砂浆的 强度不低于

8、M5 同时要注意刚性基础台阶高宽比和刚性扩散角，查 相应规范可得。刚性基础能承受较大的荷载， 稳定性好，施工简便，但是自重大， 由 于基础埋深较大， 土方开挖量和运输量大， 并且基础地面远远低于 地下水 位，施工中需要进行降排水。5.1.2 采用墙下钢筋混凝土混凝土条形基础拟建建筑物场地范围内， 土质情况复杂， 表层素填土由近期场地 整平 回填粘土组成，松散，属于欠固结土层，结构紊乱，均匀性差， 承载力低， 未经处理不能选作拟建物的基础持力层， 其厚度在拟建建 筑场地范围内最厚 能达到 3.5m （以设计地坪标高为准），而其下层的硬塑性粘土层，分布不连续，厚度变化大，为中等压缩性土，具较高承载

9、力，承载力特征值可达 240kPa,是场地良好的天然地基土。拟 建建筑物为四 层砖混结构，承重方式可采用纵横墙混合承重，荷载为300kN/m，抗震设防烈度为7度，所以可选择墙下钢筋混凝土条形基础，但要保证基础地面位于素填土以下，初步设计基础埋深3.6m。条形基础的初步设计为：基础宽度为1.5m,基础高度ho %7彳，取400m,混凝土强度等 级为C25 ,条形基础下的垫层厚度初步设为 100mm，垫层混凝土强 度等级为 C20 ,基础底板受力钢筋的直径初步选择12mm，间距选择150mm,混凝土保护层厚度为35mm。可以通过以下公式对荷载作用进行计算并确定受力钢筋的面积：j maxho 07f

10、tFVMF 1 6e0b bVmax1P j max62MPj b1，As0.9fyh0施 工技术,基础埋深相对如果选择天然地基上的墙下条形基础，钢筋混凝土用量大,要求高，基础底面位于地下水位以下，施工中需要进行降排水 较大（大于3.5m） ， 土方量大，土方运输和开挖费用大。 5.1.3采用桩基础 和条形基础组合基础拟建物场地范围内表层，土质情况复杂，表层由近期场地整平回填粘土组成，松散，属于欠固结土层，结构紊乱，均匀性差，承载力低，未经处理不能选作拟建物的基础持力层。而埋深6m左右的含粘土卵石层，具有较高的承载力，桩的端阻力特征值高达QOOkPa,是良好的持力层，可把建筑物的荷载传递到含粘

11、土卵石层，选用摩擦端承桩，各承台间用钢筋混凝土梁连接，保证梁具有足够抗弯刚度，这样梁可以承受上部墙体传来的荷载，并把荷载传给承台，故梁可以作为条形基础（如图1）。桩长初步设 计6m,以保证桩尖能深 入粘土卵石层，保证良好的承载力。控制 承台的埋深，保证梁位于丰水 期地下水位以上。选用桩基和条基组合基础，能使基础具有较咼的承载力和稳 定性, 减小地基不均匀沉降带来的影响，采用灌注桩，不需进行 排水，施工周 期短，但钢筋混凝土用量大，费用高。 连接戟台的直基雷台图1桩基础和条形基础组合基础示意图5.2地基处理后的基础方案521地基处理技术的选择由于需要处理的素填土厚度不厚，不到4m,选择浅层地基处

12、理方法。常用的浅层地基处理方法有重锤夯实法、碾压法和换土垫层法。重锤夯实法的设备比较简单，操作比较容易，夯锤可在现场制作,另外配备一台卷扬机和三脚架就可进行。适宜处理地下水位低于地表0.8m以上 的非饱和粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填筑 的素填土地基。有 效夯实深度一般为 1m 左右，但在其影响深度范围 内，不宜存在饱和软土 层， 否则可能出现因软土排水不畅而出现 “橡 皮土”现象，达不到处理的 目的。碾压法采用压路机、推土机、羊足碾、振动碾或其他压实机械压 实松散 的土层施工方法。 该法多用于含水量较低的大面积填土的压实 和杂填土地基 的处理。换土垫层法是一种常用的地基处理方法，当

13、建筑物基础下的持 力层比较 软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土 垫层法来处理。施工 时先将基础以下一定深度、宽度范围内的软 土层挖去，然后回填强度较大的 砂、石或灰土等，并夯至密实。 适用于各种地基，造价低而且施工简单。在拟建建筑物场地范围内，表层素填土厚度还不到 4m 地基处理 范围内 没有软土层，丰水期地下水位埋深为 1.5 2.7m ，地下水年变 化幅度 1? 1.5m, 拟建场地面积稍大于 30m< 16m, 场地周围环境简单， 地基处理过程对 周围影响不大， 综上考虑选用换土垫层法， 为了减少 排水量，垫层采用砂 石垫层。5.2.2 换土垫层地基处理后的基础方案的

14、选择1、换土垫层地基处理后的刚性基础经过换土垫层地基处理后， 使基础持力层满足一定的强度要求 后就 可以使用刚性基础， 基础材料选用砖和水泥砂浆， 砖强度应该 不低于 MU10 水泥砂浆的强度不低于 M5 并且经过换土垫层地基处理后，基础埋深可以大大减小，可以控制在 2m 范围内，初步设 计1.8m, 根据相应的要求确定刚性角和基础构造高度。与不进行地基处理选择的刚性基础相比，地基处理后的刚性 基础基 础埋深大大减小， 节约了砖的用量， 由于基础埋深的减少， 降水要求 也降低。但是地基处理也要花费不少。2、换土垫层地基处理后的钢筋混凝土条形基础经过换土垫层地基处理之后，使基础持力层具有满足要求

15、的 强度， 比如经过地基处理后，假设能使持力层土的承载力特征值 达到 210kPa 这时就可以选用墙下钢筋混凝土条形基础，且基础 底面不用再必须位于 粘土层中。经过地基处理后选用条形基础 时，基础埋深可选择 2m 以 内，初步设计为 1.8m 。相对于地基不经过处理选用钢筋混凝土条形基础，可以大大 节约钢 筋混凝土的用量，降水要求也降低。但是地基处理也需要 花费不少资 金。2、换土垫层地基处理后的筏板基础由于表层素填土存在范围大且不能直接作为持力层，对地基 进行一 定程度的处理后，采用换土垫层法，使浅层土达到一定的 承载力，比如 承载力特征值达到 150kPa 这是就可以采用筏板基 础。使用筏板基础可 以大大减少基础埋深， 有利于减少地基沉降， 并且能保证基础位于丰水 期地下水位以上，这样不需要做太多的 基础防潮措施。筏板基础能够提高地基承载力，减少地基的不均匀沉降，但是筏板基础的钢筋和混凝土的用量很大，土方的开挖量和运输量 大。6地基基础方案的选择6.1几种方案的比较地基基础方案基础材料费用降排水情况土方开量地基处理费用施工难度施工工期基础造价天然地基上的刚性基础使用砖和水泥砂浆，费用少需要进行大量降排水土方量大容易较短较低天然地基上的钢筋混凝土条形基础钢筋混凝土用量较大，费用较咼需要进行大量降排水土方量大较容易较短高天然地基上的桩基和条基组合基础钢